Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: De vill skapa bioraffinaderier över hela Europa

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: Storskalig satsning inom artificiell intelligens

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic



Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.


Skriv din kommentar

Mest läst

Startsidan just nu

Dags för semester

Process Nordics redaktion tar semester under juli. Vi önskar dig en fin sommar och återkommer med nyhetsrapportering och nyhetsbrev i augusti.

Process Nordic även på LinkedIn

Finpappersbruk kan bli kartongbruk

Bindemedel från skogen i framtidens asfalt

Ett europeiskt forskningsprojekt, som tagit sikte på att skapa flygbränsle av restprodukter från skogsbruk, får i processen en bioprodukt som kan bli ett nytt biobaserat bindemedel för framtidens asfalt.

ABB investerar 270 miljoner i Sverige

ABB investerar mer än 30 miljoner dollar (cirka 270 miljoner kronori en ny toppmodern tillverkningsenhet som nu byggs vid företagets anläggning i Ludvika.

Naturvårdsverket vill återkalla tillstånd för gruva

För åtta år sen fick gruvan utanför Pajala miljötillstånd för verksamheten. Nu, tre veckor före återstarten, driver Naturvårdsverket på för att tillståndet ska dras tillbaka.

Nyhetsbrev

De vill skapa bioraffinaderier över hela Europa

Arkiv
Plus

De digitaliserar underhållssystemet

Många jobb försvinner med AI - men inte mitt

Samarbetar om hållbar gruvbrytning på stora djup

Nu ska en ny världsstandard sättas för hållbar gruvbrytning på stora djup. LKAB, Epiroc, ABB, Combitech och AB Volvo går samman i ett partnerskap och startar en unik testbädd i Malmfälten.

Tar energieffektivitetsorder på 120 miljoner

Satsning på AI-forskning

Nu satsar forskningsinstitutet RISE på tillämpad AI-forskning som ska omsätta ny kunskap i nya produkter och tjänster.

Samverkan för att nå FN:s mål

Effektiviserar med 3d-skrivna verktyg

Testar cobotar i produktionslinjen

Geotermisk el gör succé på Island

Climeon har tecknat avtal med isländska Varmaorka om att mer än fördubbla en befintlig order av geotermiska elanläggningar.

ABB ska driva nya kryssningsfartyg

Barrträd ny kostym för korven

Domsjö fabriker lanserar ny cellulosaprodukt – ska riktas mot korvskinnsproducenter.

Renar allt vatten med patenterad metod

Alfa Laval tar stororder

EU ger klartecken för tallolja

Eu ger grönt ljus för tallolja som förnyelsebart drivmedel, men fasar ut palmoljan till 2030.

Heineken mångmiljonsatsar i brittiskt bryggeri

Investering på 40 miljoner pund ska lägga grunden för ny anläggning, när London-bryggeriet får ny minoritetsägare.

29 procent upp 2017

Försäljningen av industrirobotar fortsätter att öka på global basis.

Forskar kring framtidens industri

Setra investerar i pyrolysolja

Autonom industri diskuteras i Almedalen

Levererar till Billerud Korsnäs

Första offentliga framträdandet för Bolidens nye vd

Fokus på applikationer som samarbetar

Energiföretagen vill minska plastavfall

Ökad automatisering i gasfjäderfabriken

ÅF förvärvar Facilia

Hon blir generaldirektör för Vinnova

Utredning om svensk biogas

Åkerströms Björbo tar order för 1,3 miljoner

Följ ditt beställda stål digitalt

Se alla Företagens egna nyheter

RS Components presenterar nytt trådlöst tillbehör att använda med PELTOR-hörselskydd

RS Components blir Glenairs digitala distributionspartner

RS Components lanserar kontaktdonen MUO 2.5 från Molex för elektrisk utrustning och elsystem

Mångsidig digital indikator med LC-display- JUMO diraVIEW

RS Components lanserar en global designtävling för att ge upphov till en ny musikupplevelse

RS Components säljer datasäkerhetsprodukter för att hjälpa företag med GDPR-efterlevnad

RS Components lanserar en serie värmekameror och produkter för test och mätning från FLIR

Den nya appen DesignSpark Toolbox från RS Components är tillgänglig för iOS, Android och Windows

RS Components lanserar en liten RS Pro infraröd temperatursensor för industriell utrustning

Rätt matchning ger enastående lagarbete

Möt Agaria på Elmia Produktionsmässor 15-18 maj i Jönköping!

RS Components utökar RS Pro-sortimentet av test- och mätinstrument

Nya logikmoduler konfigureras via användarvänligt webbgränssnitt

RS Components presenterar två nya serier med strömförsörjningar från RS Pro

RS Components tillkännager distributionsavtal med IDEC för tillgång till industriella komponenter

Lägre livscykelkostnad och ökad hållbarhet

Utökat samarbetsavtal mellan Abracon och RS Components

RS Components lanserar DesignSpark Pmod-adapter för Raspberry Pi

RS Components offentliggör lanseringen av ett kompakt industriellt Ethernet-kontakdon från Hirose

RS Components utökar sortiment med pekskärmar för industriell automation

RS Components utökar sortimentet av kontaktdon och kablar i RS Pro-sortimen...

RS Components presenterar nya industriella läsare för RFID-taggar

Med lanseringen av DesignSpark Safety förenklar RS Components riskbedömning...

RS Components tar prisvärda värmekameror till nästa nivå med nya FLIR ONE® ...

RS stöder uppstartsföretag som ger spädbarn och småbarn tillgång till bioni...

Sänd till en kollega

0.194